Salomon de Causの蒸気噴水装置からWattの複動機関への技術的発展の構造を、要素技術的視点から考察すると下記のようになる。
表1 蒸気動力技術の歴史的発展に関する要素技術的視点からの分析
— Salomon de Causの蒸気噴水装置からWattの複動機関への技術的発展の構造 —
Salomon de Causの蒸気噴水装置からWattの複動機関(Double Action Engin)に至るsteam engineに関連した技術の発達過程を、水蒸気という作業媒体に関わる要素技術的視点から分析すると上図にまとめたように、水蒸気の発生、利用、復水という相異なる三つの「機能」要素に対応する構造的モジュールが、「ボイラー部」「シリンダー=ピストン装置」「分離凝縮器」という三つのモジュールとして次第に独立・分化していくプロセス、および、シリンダー=ピストン装置を媒介として単なる揚水装置から動力機へと次第に転化していくプロセスとして理解することができる。
三つのモジュールへの相対的分化は、熱効率の向上に必要とされる技術的進化であった。
- 容器を加熱して容器内に水蒸気を発生させること
- 容器内の空気を水蒸気の圧力によって排除してから、容器内の水蒸気を冷却して水に戻すことで容器内の圧力を急速に低下させ、大気圧の力で容器内に水を汲み上げること
- 容器内に水蒸気を強制的に注入し、その水蒸気の圧力によって水を上に吹き上げさせること
↓
「水蒸気の発生部」(ボイラー部)と「水蒸気の利用部+復水部一体型装置」の分離としての、Savery Engine
図1 Causの蒸気噴水装置![]() |
図2 Savery Engine![]() |
[図1の出典]Thurston(1878) A History of the Growth of the Steam-Engine,p.15.
[図2の出典]Lardner(1840) The steam engine,fig.9
2.Savery EngineからNewcomen Engineへの技術発展
しかし往復運動しているピストンの上昇行程では動力を取り出すことができず、下降工程でしか動力を取り出せない単動機関であったから、はずみ車を用いても出力変動のない動力を確保することができず、既存の動力技術である動力水車に取って代わって主流の動力機となることはできなかった。
また、水蒸気が入った容器の表面に水をかけ容器を冷却することで間接的に水蒸気を冷却させて復水させる「表面復水法」から、図3にも示されているようにシリンダー内部に水を噴出させて水蒸気を直接的に冷却させて復水させる「混合復水法」への復水プロセスの技術進化により、復水プロセスで失われる熱エネルギーを減少させることができ、熱効率を向上させることができた。
図3 Newcomen Engine(1705)![]() |
[図3の出典]Thurston(1878) A History of the Growth of the Steam-Engine,p.59.
3.Newcomen Engine からWattの Single Action Engine(単動機関)への技術発展
4.Wattの Single Action Engine(単動機関) からDouble Action Engine(複動機関)への技術発展
図4 Wattの Single Action Engine(1774)![]() |
図5 Wattの Double Action Engine(1781)![]() |
[図4の出典]Thurston(1878) A History of the Growth of the Steam-Engine,p.98.
[図5の出典]Thurston(1878) A History of the Growth of the Steam-Engine,p.104.
[参考文献]
- Lardner, Dionysius(1840) The steam engine familiarly explained and illustrated; with an historical sketch of its invention and progressive improvement; its applications to navigation and railways, Seventh Edition, Taylor and Walton,London.,535pp.
https://books.google.co.jp/books?id=iuoDAAAAQAAJ - Thurston, Robert .H. (1878) A History of the Growth of the Steam-Engine.,D.Appleton Company, New York
http://books.google.co.jp/books?id=VDgOAAAAYAAJ